16、故障注入与实际攻击技术详解

故障注入与实际攻击技术详解

1. 故障注入技术概述

故障注入是一种用于测试和分析电子设备安全性与可靠性的重要技术。它通过在设备运行过程中引入特定的故障，观察设备的响应，从而发现潜在的安全漏洞和性能问题。以下将详细介绍几种常见的故障注入方法。

2. 光学故障注入

光学故障注入模块以改装的相机电子闪光灯为基础。其核心是一个与相机闪光灯相连的小型印刷电路板（PCB），主要包含高压发生器（HVG）和一个 220 pF 的电容器 C1。HVG 能将相机 3 V 电池电源转换为最高 400 V 的直流电，为 C1 充电。

PCB 上的“Ready”引脚原本用于驱动绿色发光二极管（LED），指示 C1 充电完成，现在连接到 FPGA 的输入引脚。相机原有的机械开关 S1 被晶体管取代，可由 FPGA 控制。当开关打开时，C1 瞬间放电到闪光灯，释放光学故障。FPGA 会等待闪光灯准备好，然后与被测设备（DUT）交互，并在所需时刻触发光学故障。

若将线圈代替闪光灯连接，产生的强磁场可对 RFID 设备（如电子护照）注入永久性故障，使其永久失效。

3. 电火花电磁故障注入

在电子学中，电流的突然变化会产生电磁场，变化幅度越大、速度越快，产生的电磁场越强。基于此原理，我们设计了一种通过产生电火花注入故障的模块。

该模块借鉴了汽油发动机的点火系统，由点火线圈、高压绝缘栅双极晶体管（IGBT）实现的开关 S1 和汽车常用的火花塞组成。点火线圈由两个匝数不同的电感 L1 和 L2 组成，形成变压器。根据匝数比，L1 侧的电压会在 L2 侧被大幅放大。当 L1 侧施加 250 - 300 V 的过电压